Fostabericht P 819 - Hochleistungsaktivelemente für landwirtschaftliche Maschinen aus ultrahochfestem StahlFostabericht P 819 - Hochleistungsaktivelemente für landwirtschaftliche Maschinen aus ultrahochfestem Stahl

P 819 – Hochleistungsaktivelemente für landwirtschaftliche Maschinen aus ultrahochfestem Stahl

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P819

ISBN: 978-3-942541-34-3 Artikelnummer: P819 Kategorien: ,

Beschreibung

P 819 – Hochleistungsaktivelemente für landwirtschaftliche Maschinen aus ultrahochfestem Stahl

Motivation für dieses Forschungsvorhaben war es, Aktivelemente für landwirtschaftliche Maschinen mit verbesserten Gebrauchseigenschaften wirtschaftlich herzustellen. Ansatzpunkt, um dies zu erreichen, ist der Einsatz ultrahochfester Stähle, welche hohe Festigkeit und Zähigkeit aufweisen. Um das hohe Potential dieser Werkstoffe auszunutzen und einen wirtschaftliche Fertigungsprozess zu ermöglichen, wurden innovative Fertigungstechnologien untersucht und  Handlungsempfehlungen abgeleitet. Diese beinhalten sowohl das Einstellen günstiger Werkstoffeigenschaften als auch die Formgebung der Bauteile, insbesondere mittels eines übergreifenden Warmform-/Presshärtevorganges, in den spezielle formgebenden Prozesselemente integriert werden.
Um eine hohe Bauteilfestigkeit einzustellen, wurden martensitische Härtevorgänge untersucht. Dies beinhaltet insbesondere die Temperaturführung und die so einstellbaren Werkstoffeigenschaften. Weiterhin wurden Erwärmungs- und Abschreckstrategien entwickelt, welche eine gesteigerte Produktivität ermöglichen. Zusätzlich wurden weitergehende festigkeitssteigernde Maßnahmen entwickelt. Dies beinhaltet sowohl thermomechanische-/thermochemische Härtevorgänge als auch Beschichtungen mittels Hartmetallelementen.
Neben dem Einstellen der Bauteileigenschaften wurden insbesondere Scherschneide bzw. Lochvorgänge und kombiniertes Lochen und Umformen untersucht, um eine in einen übergreifenden Warmformprozess integrierte Formgebung zu  ermöglichen. Hierdurch können ggf. anfallende Mehrkosten der untersuchten Werkstoffe ausgeglichen werden, woraus eine wirtschaftliche Lösung für den Hersteller resultiert.
Der Einsatz ultrahochfester Stähle hat in Feldversuchen verschiedener Bauteilvarianten gute Gebrauchseigenschaften gezeigt und abhängig von den Einsatzbedingungen die Standzeit um ca. 30% erhöht. Applizierte Hartmetallelementen ergaben eine Vervielfachung der Standzeit, bei einem unterproportionalen Anstieg der Herstellkosten. Daher ist ebenfalls für den Anwender, auch bei ggf. höheren Kosten für die Aktivelemente, eine wirtschaftliche Lösung gegeben.
Die gewonnenen Forschungs-ergebnisse sollten auf weitere  Bauteile/Fertigungsprozesse übertragbar sein. Dies beinhaltet die Anwendung sowohl der untersuchten Stähle als auch der untersuchten Fertigungstechnologien. Ultrahochfeste Stähle versprechen aufgrund ihrer sehr guten mechanischen  Eigenschaften in weiteren Anwendungsfeldern, insbesondere von mechanisch stark beanspruchten Anwendungen, ein hohes Potential hinsichtlich einer Verbesserung der  Gebrauchseigenschaften von bestehenden oder neuartigen Bauteilen.
Weiterhin lassen sich die Ergebnisse hinsichtlich der untersuchten Fertigungstechnologien auf die Verarbeitung von  ultrahochfesten Stählen bzw. Dickblech in weiteren Bereichen bzw. für eine Vielzahl von Bauteilen übertragen. Hier besteht ein hohes Potential sowohl die Wirtschaftlichkeit von Herstell-prozessen als auch der Bauteileigenschaften zu verbessern. Somit können die Forschungsergebnisse auf eine Vielzahl von Produkten und Herstellverfahren angewandt werden und ermöglichen so das Erschließen neuer Potentiale für den Werkstoff Stahl. Das Forschungsvorhaben wurde am Lehrstuhl für Umformende und Spannende Fertigungstechnik der Universität Paderborn, mit fachlicher Begleitung und mit finanzieller Förderung durch die Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V., Düsseldorf, aus Mitteln der Stiftung  Stahlanwendungsforschung, Essen, durchgeführt.

Autoren:
W. Homberg, T. Rostek

Veröffentlichung:
2014